Question

11．某�；瘜W(xué)小組學(xué)生利用右圖所示裝置進(jìn)行“鐵與水反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)，并探究固體產(chǎn)物成分（圖中夾持及尾氣處理裝置均已略去）．
Ⅰ（1）裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑；
（2）請(qǐng)?jiān)趫D2裝置中選擇滿足如圖1虛線框圖C的氣體收集裝置bd；

Ⅱ．停止反應(yīng)后，待B管冷卻后，稱量，得到固體質(zhì)量為28.8g．再向固體中加入過(guò)量稀鹽酸充分反應(yīng)，并進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

（1）試劑a的化學(xué)式是KSCN，試劑b的化學(xué)式是NaOH；
（2）加入新制氯水后溶液紅色加深的原因是（用離子方程式表示）2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（3）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中加入了過(guò)量氯水，放置一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)深紅色褪去，現(xiàn)請(qǐng)對(duì)褪色原因進(jìn)行探究：
①提出假設(shè)：假設(shè)1：溶液中的+3價(jià)鐵被氧化為更高的價(jià)態(tài)；
假設(shè)2：SCN^-被過(guò)量的氯水氧化；
②設(shè)計(jì)方案：為了對(duì)所提出的假設(shè)2進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)方案是取少量褪色后的溶液，滴加過(guò)量KSCN溶液，如果出現(xiàn)紅色，則說(shuō)明假設(shè)2正確，若不變紅，則假設(shè)2不正確；
（4）計(jì)算反應(yīng)后B裝置中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為77.8%．

Answer 1

分析 I．（1）裝置B中，水蒸氣和鐵粉高溫下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成Fe₃O₄和氫氣；
（2）空氣密度比空氣小，如用排空氣法收集，應(yīng)用向下排空法，也可用排水法收集；
II．得到固體質(zhì)量為28.8g，加入過(guò)量稀鹽酸充分反應(yīng)，得到淺黃色溶液，應(yīng)為FeCl₃，加入試劑a變?yōu)榈�紅色，則加入的試劑為KSCN，加入新制備氯水，溶液顏色加深，說(shuō)明Fe³⁺濃度增大，F(xiàn)e²⁺被氯水氧化生成Fe³⁺，然后加入氫氧化鈉溶液，可得到氫氧化鐵固體，經(jīng)過(guò)濾、加強(qiáng)熱，可分解生成紅棕色氧化鐵固體；
可取少量褪色后的溶液，再滴加過(guò)量KSCN溶液，如果出現(xiàn)紅色，說(shuō)明被KSCN氧化，反之+3價(jià)鐵被氧化；
（4）紅棕色固體為氧化鐵，可根據(jù)質(zhì)量計(jì)算．

解答 解：I．裝置B中，水蒸氣和鐵粉高溫下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成Fe₃O₄和氫氣，方程式為3Fe+4H₂O（g） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑，氫氣難溶于水，可用排水法收集，bd為排水法，而氫氣密度比空氣小，a、c不能用于收集氫氣，
故答案為：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑； bd；
Ⅱ．（1）得到固體質(zhì)量為28.8g，加入過(guò)量稀鹽酸充分反應(yīng)，得到淺黃色溶液，應(yīng)為FeCl₃，加入試劑a變?yōu)榈�紅色，則加入的試劑為KSCN，加入新制備氯水，溶液顏色加深，說(shuō)明Fe³⁺濃度增大，F(xiàn)e²⁺被氯水氧化生成Fe³⁺，然后加入氫氧化鈉溶液，可得到氫氧化鐵固體，經(jīng)過(guò)濾、加強(qiáng)熱，可分解生成紅棕色氧化鐵固體，
故答案為：KSCN；NaOH；
（2）加入新制氯水后溶液紅色加深的原因是亞鐵離子被氧化，方程式為2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（3）①某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中加入了過(guò)量氯水，放置一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)深紅色褪去，可能原因是+3價(jià)鐵被氧化或SCN^-被過(guò)量的氯水氧化，
故答案為：SCN^-被過(guò)量的氯水氧化；
②為了對(duì)所提出的假設(shè)2進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)方案是可取少量褪色后的溶液，再滴加過(guò)量KSCN溶液，如果出現(xiàn)紅色，說(shuō)明被KSCN氧化，反之+3價(jià)鐵被氧化，
故答案為：取少量褪色后的溶液，滴加過(guò)量KSCN 溶液，如果出現(xiàn)紅色，則說(shuō)明假設(shè)2 正確，若不變紅，則假設(shè)2 不正確；
（4）紅棕色固體為氧化鐵，質(zhì)量為32g，則m（Fe）=$\frac{56×2}{56×2+16×3}$×32g=22.4g，ω（Fe）=$\frac{22.4}{28.8}$=77.8%，故答案為：77.8%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的含量測(cè)定以及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高考常見(jiàn)題型，題目以鐵以及其化合物的相互轉(zhuǎn)化為載體，側(cè)重于實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，題目難度中等，注意把握實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>